Małe jądro w mózgu może podtrzymywać pamięć roboczą – badanie na myszach

Czytanie zdania, śledzenie rozmowy czy decyzja o kolejnym kroku wymagają pamięci roboczej, czyli krótkiego przytrzymania informacji w głowie. Naukowcy z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) wykazali na myszach, że istotną rolę odgrywa w tym niewielka, głęboko położona struktura zwana przedmurzem (łac. claustrum). Gdy zakłócono jej pracę, wyniki w testach pamięci roboczej spadły o połowę.

Po co mózgowi pamięć robocza

Pamięć robocza pozwala utrzymać informację przez kilka sekund, nawet gdy bodziec już zniknął. Dzięki temu można ją porównać z nowymi danymi, przetworzyć i wykorzystać do pokierowania zachowaniem. To ważne ogniwo między tym, co spostrzegamy, a tym, co myślimy i robimy.

Wiadomo już, że nie odpowiada za nią jedno miejsce w mózgu. Działają tu rozległe sieci obejmujące m.in. korę przedczołową, obszary czuciowe, korę ciemieniową i wzgórze. Jak te sieci podtrzymują obraz informacji w czasie, wciąż w dużej mierze pozostaje zagadką.

Jak przebiegał eksperyment

Zespoły prof. Alana Carletona i prof. Ivana Rodrigueza zbadały przedmurze – cienką strukturę leżącą między korą wyspy a prążkowiem. Jej neurony łączą się z niemal wszystkimi obszarami kory mózgowej. Carleton wyjaśnia, że czyni to z niej dobrze ulokowany punkt do odbierania i wpływania na informacje z bardzo różnych sieci.

Myszy dostawały pierwszy bodziec – zapach albo dotyk – a po kilku sekundach drugi. Zadaniem zwierzęcia było ocenić, czy oba są takie same. W czasie oczekiwania pierwszy bodziec już nie działał, więc mysz musiała przechowywać go „w pamięci”.

Zapis aktywności neuronów pokazał, że ślad pierwszej informacji utrzymywał się w przedmurzu przez cały okres oczekiwania. Nie był to jednak statyczny zapis: aktywność zmieniała się w czasie, a mimo to tożsamość bodźca dało się odczytać nawet po 30 sekundach.

Wyciszenie przedmurza psuje pamięć

Aby sprawdzić, czy struktura jest naprawdę potrzebna, a nie tylko towarzyszy procesowi, badacze czasowo osłabiali aktywność jej neuronów, m.in. za pomocą optogenetyki. To technika, w której wybrane neurony uczula się na światło i steruje nimi za pomocą włókna optycznego w ściśle określonych momentach zadania. Efekt: skuteczność pamięci roboczej spadała o połowę.

Wynik był podobny dla bodźców zapachowych i dotykowych oraz niezależnie od tego, w którym momencie oczekiwania zakłócano pracę przedmurza. Według autorów zaburzenie dotyczyło zdolności wykorzystania przechowywanej informacji do pokierowania zachowaniem, a nie samego postrzegania.

Co to oznacza w praktyce

To badanie podstawowe, przeprowadzone na gryzoniach, więc nie przekłada się od razu na terapie. Pokazuje jednak, gdzie szukać elementów układanki istotnych dla zaburzeń, w których pamięć robocza szwankuje – takich jak ADHD czy schizofrenia. Z perspektywy polskiego czytelnika to na razie wiedza o tym, jak działa mózg, a nie nowa metoda leczenia; badania takie bywają jednak podstawą dla późniejszych prac klinicznych, także w europejskich ośrodkach.

Zespół zapowiada kolejne kroki: chce ustalić, jak przedmurze komunikuje się z sieciami korowymi i w jaki sposób ta współpraca zachowuje wierność przechowywanych informacji. Wyniki opublikowano w czasopiśmie „Nature Communications”.

Źródło: Medical Xpress – „Small deep brain structure may play major role in sustaining working memory, mouse experiments suggest”